Окислително фосфорилиране

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето

Окислителното фосфорилиране е процес, в който енергията, отделяща се при окислението в дихателната верига, се използва за фосфорилиране на АДФ до АТФ. Така клетката временно съхранява енергия във форма, удобна за използване.

Същност на процеса[редактиране | редактиране на кода]

При движението на електроните по дихателната верига се освобождава енергия - АТФ. Тя се отделя на порции, разпределена по съответните звена (стъпала) на веригата. Така енергията може да се използва рационално и по предназначение от организма. Образуването на АТФ е свързано с фосфорилиране на АДФ, като енергията за тази реакция е резултат от окислителните реакции в дихателната верига. Основна част от енергията, която използват клетките на аеробни организми, се освобождава в митохондриите в резултат на пренасянето на електрони от НАД.Н2 до крайния окислител - кислорода. Особената организация на електронтранспортната верига - редица от окислително-редукционни преносители, позволява отделяне на енергията на малки порции. Така тя може да бъде уловена, преобразувана и временно съхранена в макроергичните връзки на АТФ.

Натрупването на енергия в макроергично съединение (АТФ) може да бъде представено чрез уравнението:

АДФ + Фн + енергия ⇌ АТФ

същност на окислителното фосфорилиране

Оттук се вижда, че синтезата на АТФ включва реакцията на фосфорилиране на АДФ (свързване на АДФ с неорганичен фосфат). Енергията необходима за това фосфорилиране, се отделя в окислителните реакции, протичащи в дихателната верига на митохондриите. Това е причината процесът да се нарича окислително фосфорилиране.

Механизъм на окислителното фосфорилиране[редактиране | редактиране на кода]

Окислителното фосфорилиране се осъществява във вътрешната митохондриална мембрана на митохондриите. Движещата сила и енергия за процеса осигурява движението на електронния поток в дихателните вериги.

Протоните, които се намират в матрикса преминават в междумембранното пространство. То се изпълва с протони,  защото вътрешната мембрана не е пропусклива за тях. Така междумембранното пространство се зарежда (+). Отрицателните електрони пък определят (–) заряд на мембраната към матрикса. Създава се разлика между заряда от двете страни  на  вътрешната митохондриална мембрана - електричен потенциал, притежаващ значителна енергия. Така енергията от пренасянето на електрони се превръща в енергия на митохондриалната мембрана.

Натрупаните в междумембранното пространство Н+ обаче се стремят да се върнат в матрикса. Това практически е невъзможно, поради непропускливостта на вътрешната митохондриална мембрана за тях. Едиственият им път е през белтъчен комплекс – АТФ-синтетазен, наречен АТФ-синтетаза.

Наблюдаван под електронен микроскоп с едната си част той се вгражда в мембраната, а другата е гъбовидно образувание, насочено към матрикса.  АТФ - синтетазен  комплекс пренася  Н+ в матрикса. Това преминаване е свързано с отделяне на енергия, която “придвижва” фосфорния остатък до АДФ (фосфорилиане).

Енергията за синтезата на АТФ е освободената енергия от процесите на биологичното окисление, която е трансформирана в макроергични връзки. Върналите се в матрикса Н+ се свързват с редуцирания кислород и образуват вода.

схема на окислително фосфорилиране

Окислителното фофорилиране е процес, който се извършва във вътрешната митохондриална мембрана, свързан е със синтеза на АТФ, за която се използва енергията  от окислитените реакции на дихателните вериги.

Аеробното разграждане на глюкозата доказва високата енергийна ефективност на аеробните процеси.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Mitchell P, Moyle J (1967). "Chemiosmotic hypothesis of oxidative phosphorylation". Nature. 213 (5072): 137–9.
  2. Rich PR (2003). "The molecular machinery of Keilin's respiratory chain". Biochem. Soc. Trans. 31 (Pt 6): 1095–105.
  3. Gupte S, Wu ES, Hoechli L, Hoechli M, Jacobson K, Sowers AE, Hackenbrock CR (1984). "Relationship between lateral diffusion, collision frequency, and electron transfer of mitochondrial inner membrane oxidation-reduction components". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81 (9): 2606–10.
механизъм на окислителното фосфорилиране